KR102473244B1 - 무도장 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품 - Google Patents

무도장 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무도장 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품에 관한 것이다. 상기 무도장 열가소성 수지 조성물은 기재 수지; 및 렌즈형 무기필러;를 포함하며, 상기 기재수지는 폴리에스테르(polyester) 수지, 폴리아미드(polyamide) 수지, 폴리올레핀(polyolefin) 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 및 폴리아세탈(polyacetal) 수지 중 하나 이상을 포함한다.

Description

무도장 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품 {NON-PAINTING THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION MOLDED ARTICLE PREPARED USING THE SAME}
본 발명은 무도장 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품에 관한 것이다.
차량용 헤드램프(또는 헤드라이트)는, 차량이 안전하게 주행하기 위하여 전방을 조명하는 램프이다. 상기 차량 헤드램프는 광원으로부터 발광된 빛을 모아 전방으로 조사하기 위한 리플렉터 및 상기 리플렉터를 수용하는 베젤을 포함한다.
최근 헤드램프 디자인이 차량의 디자인 특성을 결정짓는 요소로 주목받으면서 헤드램프 베젤 등의 디자인이 점차 복잡화, 다양화 되고 있다. 이와 같이, 복잡한 디자인을 가지는 헤드램프 베젤 등의 기재는 내후성 및 외관성 향상 등을 위해 표면에 추가적인 도장을 하여 코팅층을 형성하고 있다.
또한, 복잡한 디자인을 갖는 기재를 제조하기 위해서는 소재의 유동성이 높아야 복잡한 금형 구조 내에서도 미성형된 부분 없이 기재를 제조할 수 있다.
본 발명과 관련한 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제2002-0062403호(2002.07.26 공고, 발명의 명칭: 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물)에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 외관성, 평활성 및 신뢰성이 우수한 무도장 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내열성, 내후성 및 내충격성이 우수한 무도장 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 목적은 생산성 및 경제성이 우수한 무도장 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유동성, 상용성 및 가공성이 우수한 무도장 열가소성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 무도장 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 기재 수지 100 중량부; 및 렌즈형 무기필러 1~10 중량부;를 포함하며, 상기 기재수지는 폴리에스테르(polyester) 수지, 폴리아미드(polyamide) 수지, 폴리올레핀(polyolefin) 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 및 폴리아세탈(polyacetal) 수지 중 하나 이상을 포함하고, 상기 렌즈형 무기필러는 알루미늄 플레이크(aluminum flake) 및 탄산칼슘(CaCO3)을 포함하며, 용융지수가 20~30 g/10min(ASTM D1238, 250℃, 2.16 kgf 측정기준) 이다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지 및 폴리시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.9dl/g 이상 1.2dl/g 미만인 제1 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 및 고유점도가 1.2dl/g 초과 1.5dl/g 이하인 제2 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 1:1.5~1:3 중량비로 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 상기 기재수지 100 중량부 기준, 열안정제 0.1~5 중량부; 및 활제 0.1~5 중량부; 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 열안정제는 인계 열안정제 및 페놀계 열안정제 중 하나 이상을 포함하고, 상기 활제는 지방산 에스테르계 활제, 몬탄계 활제 및 실리콘계 활제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 상기 기재수지 100 중량부 기준 첨가제 0.01~5 중량부;를 더 포함하며, 상기 첨가제는 광안정제, 안료, 항균제, 염료, 난연제 및 적하 방지제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 렌즈형 무기필러는 평균 크기가 10~25㎛일 수 있다.
한 구체예에서 상기 렌즈형 무기필러는 알루미늄 플레이크 및 탄산칼슘을 6:1 내지 1:1 중량비로 포함할 수 있다.
한 구체예에서 용융지수가 22~26 g/10min(ASTM D1238, 250℃, 2.16 kgf 측정기준) 이며, ASTM D792 방법으로 측정한 비중이 1.28~1.35일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256 기준에 의거하여 측정된 1/4″ 시편의 Izod 충격강도(23℃)가 30 J/m 이상이며, 130℃/5 시간 조건에서 포깅(fogging) 평가시 발생하는 휘발 물질에 의한 헤이즈(haze) 변화가 5.0% 이하일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D785 방법으로 측정한 로크웰경도(M scale)가 85 이상이며, ASTM D648 기준에 의거하여 측정된 열변형 온도(4.6 kgf, 120 ℃/hr)가 165℃ 이상일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 측정된 인장강도가 50 MPa 이상이며, ASTM D790 규격에 의거하여 측정한 굴곡강도가 80 MPa 이상이고, ASTM D790 규격에 의거하여 측정한 굴곡탄성률이 2,500 MPa 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 무도장 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 성형품은 헤드램프 베젤(headlamp bezel), 리어램프 베젤(rearlamp bezel), 라디에이터 그릴(radiator grill), 루프렉 서포트 베이스(roof rack support base), 스티어링 휠 베젤(steering wheel bezel) 또는 도어 그립 가니쉬(door grip garnish) 일 수 있다.
본 발명의 무도장 열가소성 수지 조성물은 외관성, 평활성 및 치수안정성 등의 신뢰성이 우수하며, 도장 공정의 생략이 가능하여 생산성 및 경제성이 우수하고, 유동성, 상용성 및 가공성이 우수하며, 상기 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품의 내열성, 내후성 및 내충격성 등의 기계적 물성이 우수할 수 있다.
도 1(a)는 본 발명의 한 구체예에 따른 렌즈형 무기필러 평면도이며, 도 1(b)는 본 발명의 한 구체예에 따른 렌즈형 무기필러의 단면을 나타낸 것이며, 도 1(c)는 본 발명의 다른 한 구체예에 따른 렌즈형 무기필러의 단면을 나타낸 것이다.
도 2(a)는 본 발명에 따른 렌즈형 알루미늄 플레이크를 나타낸 것이고, 도 2(b)는 상기 렌즈형 알루미늄 플레이크의 광학현미경 사진을 나타낸 것이며, 도 2(c)는 원뿔형 알루미늄 플레이크를 나타낸 것이고, 도 2(d)는 상기 원뿔형 알루미늄 플레이크의 광학현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 3(a)는 판상형 알루미늄 플레이크를 포함하는 수지 매트릭스에 광입사시 반사 효과를 나타낸 것이며, 도 3(b)는 본 발명의 렌즈형 알루미늄 플레이크를 포함하는 수지 매트릭스에 광입사시 반사 효과를 나타낸 것이며, 도 3(c)는 본 발명의 렌즈형 탄산칼슘을 포함하는 수지 매트릭스에 광입사시 반사효과를 나타낸 것이다.
도 4(a)는 본 발명에 따른 실시예 시편의 표면을 나타낸 것이고, 도 4(b)는 본 발명에 대한 비교예 시편의 표면을 나타낸 것이고, 도 4(c)는 본 발명에 대한 비교예 시편의 표면을 나타낸 것이다.
도 5(a)는 본 발명에 따른 실시예 시편의 표면을 나타낸 것이고, 도 5(b)는 본 발명에 대한 비교예 시편의 표면을 나타낸 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
열가소성 수지 조성물
본 발명의 하나의 관점은 무도장 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 기재 수지 100 중량부; 및 렌즈형 무기필러 1~10 중량부;를 포함한다.
이하, 상기 무도장 열가소성 수지 조성물에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
기재 수지
상기 기재 수지는 폴리에스테르(polyester) 수지, 폴리아미드(polyamide) 수지, 폴리올레핀(polyolefin) 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 및 폴리아세탈(polyacetal) 수지 중 하나 이상을 포함한다. 상기 종류의 기재 수지를 적용시 본 발명의 조성물의 기계적 물성을 확보하면서, 상용성과 평활성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리아미드 수지는, 지방족 폴리아미드 수지를 포함할 수 있다. 상기 지방족 폴리아미드 수지는 분자 사슬 내에 방향족 고리를 함유하지 않는 폴리아미드이며, 예를 들면, 탄소수 10 내지 20의 지방족기를 함유할 수 있다. 상기 폴리아미드 수지는 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 612, 폴리아미드 1010 및 폴리아미드 1012 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 폴리올레핀(polyolefin) 수지로는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 수지, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT) 수지 및 폴리시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(PCT) 수지 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 수지를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)는 0.8~1.6 dl/g일 수 있다. 구체예에서 상기 고유점도는 35℃에서 o-클로로페놀 용액에서 측정한 결과일 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.9dl/g 이상 1.2dl/g 미만인 제1 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 및 고유점도가 1.2dl/g 초과 1.5dl/g 이하인 제2 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 1:1.5~1:3 중량비로 포함할 수 있다. 상기 고유점도 조건의 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 상기 함량범위로 적용시, 상기 열가소성 수지 조성물의 기계적 특성이 우수하면서, 조성물의 유동성이 우수하여, 성형 가공성이 우수하여, 성형체의 외관에 웰드 라인(weld line) 및 게이트 브러시(gate brush) 흔적 등의 표면 결함을 방지하여, 평활성 및 외관성이 우수할 수 있다.
예를 들면, 상기 기재수지로는 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리아세탈 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 기재수지를 적용시, 광산란성(opacity) 특성이 우수하여, 광택성 및 외관성이 우수할 수 있다.
렌즈형 무기필러
상기 렌즈형 무기필러는 본 발명에 메탈릭한 고광택의 입자감을 부여한다. 도 1(a)는 본 발명의 한 구체예에 따른 렌즈형 무기필러 평면도이며, 도 1(b)는 본 발명의 한 구체예에 따른 렌즈형 무기필러의 단면을 나타낸 것이며, 도 1(c)는 본 발명의 다른 한 구체예에 따른 렌즈형 무기필러의 단면을 나타낸 것이다.
본 발명의 “렌즈(lenticular)” 형태는 상기 도 1과 같이 무기필러의 평면이 원형 또는 타원형이며, 상기 무기필러의 단면은, 양말단에서 중심부로 갈수록 높이가 증가하거나, 높이가 연속적으로 감소하는 프로파일(profile)을 갖는 것을 의미한다.
한 구체예에서 상기 렌즈형 무기필러는 알루미늄 플레이크(aluminum flake) 및 탄산칼슘(CaCO3, 또는 펄(pearl))을 포함한다. 한 구체예에서 상기 알루미늄 플레이크는 알루미늄 분말을 용매에 투입한 다음, 인편상(鱗片狀)으로 분쇄한 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 종류의 렌즈형 무기필러를 포함시, 본 발명의 메탈릭한 입자감을 나타낼 수 있어 표면특성, 심미성 및 외관성이 우수할 수 있다.
상기 도 1(a)를 참조하면, 상기 렌즈형 무기필러는 평균 크기(L)가 10~25㎛일 수 있다. 상기 "크기"는, 상기 무기필러의 "최대길이"를 의미한다. 상기 범위에서 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 흐름성이 최적화되어, 성형품의 표면 결함을 방지하며, 반사효율을 극대화하여 광택성이 우수하고, 외관성 및 기계적 물성이 우수할 수 있다.
예를 들면, 상기 알루미늄 플레이크의 평균 크기는 15~25㎛일 수 있다. 상기 탄산칼슘의 평균 크기는 10~15㎛일 수 있다. 상기 크기에서 반사 효율이 우수하여 성형품의 표면 광택성이 우수하며, 수지 조성물의 흐름성이 우수하여, 성형성과 외관성이 모두 우수할 수 있다. 예를 들면, 상기 알루미늄 플레이크의 평균 크기는 17~25㎛ 이며, 탄산칼슘의 평균 크기는 12~15㎛일 수 있다.
하기 도 2(a)는 본 발명에 따른 렌즈형 알루미늄 플레이크를 나타낸 것이고, 도 2(b)는 상기 렌즈형 알루미늄 플레이크의 광학현미경 사진을 나타낸 것이며, 도 2(c)는 원뿔형(cornical) 알루미늄 플레이크를 나타낸 것이고, 도 2(d)는 상기 원뿔형 알루미늄 플레이크의 광학현미경 사진을 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 렌즈형 무기필러의 경우, 빛의 입사각도와 동일한 각도로 정반사되어 고광택 효과를 구현할 수 있는 반면, 상기 원뿔형 무기필러의 경우 난반사(diffuse reflection)가 발생하여, 성형체 표면에 입사하는 광의 정반사 방향에 대한 지향성이 낮아져 고광택 효과를 구현하기 어려움을 알 수 있다.
하기 도 3(a)는 판상형 알루미늄 플레이크(1)를 포함하는 수지 매트릭스(10)에 광입사시 반사 효과를 나타낸 것이며, 도 3(b)는 본 발명의 렌즈형 탄산칼슘(2)을 포함하는 수지 매트릭스(10)에 광입사시 반사 효과를 나타낸 것이며, 도 3(c)는 본 발명의 렌즈형 알루미늄 플레이크(3)를 포함하는 수지 매트릭스(10)에 광입사시 반사효과를 나타낸 것이다. 상기 도 3(a)와 같이 판상형 알루미늄 플레이크를 포함시, 난반사로 인해 고광택 효과를 나타내기 어려운 반면, 도 3(b)의 렌즈형 탄산칼슘을 포함시 정반사가 발생하여 고광택 효과를 가질 수 있으며, 도 3(c)의 렌즈형 탄산칼슘울 포함시 정반사가 발생하며, 입사광이 흡수 및 산란되어 각기 다른 색상으로 반사시킬 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서 상기 렌즈형 무기필러는 알루미늄 플레이크 및 탄산칼슘을 6:1 내지 1:1 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량범위로 포함시, 상기와 같이 고광택성과 외관성이 우수하면서, 유동성 및 분산성이 저하되지 않아 성형체 표면에 웰드 라인 발생 등의 결함을 방지하여, 표면특성, 평활성 및 신뢰성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 렌즈형 무기필러는 상기 기재수지 100 중량부에 대하여 1~10 중량부 포함된다. 상기 렌즈형 무기필러를 1 중량부 미만으로 포함시 본 발명의 외관성이 저하되며, 10 중량부를 초과하여 포함시 본 발명의 열가소성 수지 조성물의 유동성, 성형성 및 기계적 물성이 저하될 수 있다. 예를 들면 3~8 중량부 포함될 수 있다.
열안정제
상기 열안정제는 본 발명의 조성물을 이용한 성형체 제조시, 압출 성형 과정에서 발생하는 라디칼을 제거하거나, 퍼옥사이드 성분을 제거하는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 열안정제는 인계 열안정제 및 페놀계 열안정제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 페놀계 열안정제로는 N,N'-헥산-1,6-디일-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐 프로피온아미드)], 펜타에리트리톨 테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트], N,N'-헥사메틸렌-비스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시-하이드로신남아미드), 트리에틸렌글리콜-비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트], 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질포스포네이트-디에틸에스테르, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)벤젠, 및 1,3,5-트리스(4-t-부틸-3-하이드록시-2,6-디메틸벤질)이소시아누레이트 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 인계 열안정제로는 트리페닐포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 트리스(2,6-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 트리데실포스파이트, 트리옥틸포스파이트, 트리옥타데실포스파이트, 디데실모노페닐포스파이트, 디옥틸모노페닐포스파이트, 디이소프로필모노페닐포스파이트, 모노부틸디페닐포스파이트, 모노데실디페닐포스파이트, 모노옥틸디페닐포스파이트, 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 2,2-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)옥틸포스파이트, 비스(노닐페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 스테아릴펜타에리트리톨디포스파이트, 트리부틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 및 트리메틸포스페이트 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 종류의 열안정제를 적용시 상기 열가소성 수지 조성물의 내열성을 더욱 향상시키고, 또한 가스 발생량을 저감시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 열안정제는 상기 기재수지 100 중량부에 대하여 0.1~5 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량으로 포함시 내열성이 우수할 수 있다. 예를 들면 0.1~2 중량부 포함될 수 있다.
활제
상기 활제는 상기 열가소성 수지 조성물을 이용한 성형체의 사출시, 이형성 확보를 위해 더 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 활제는 지방산 에스테르계 활제, 몬탄계 활제 및 실리콘계 활제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 지방산 에스테르계 활제로는 알콜 또는 다가 알콜의 지방산 에스테르, 경화유, 스테아린산부틸, 스테아린산모노글리세라이드, 펜타에리스리톨테트라스테아레이트, 스테아릴스테아레이트, 에스테르왁스 및 알킬인산에스테르 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 몬탄계 활제로는 몬탄산 에스테르 왁스 및 몬탄산 금속염 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 몬탄산 에스테르 왁스는 비누화값(saponification value)이 20~300 mg KOH/g 일 수 있다. 상기 조건의 몬탄산 에스테르 왁스를 적용시, 혼합성 및 이형성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 실리콘계 활제로는 실리콘 오일을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 활제는 상기 기재수지 100 중량부에 대하여 0.1~5 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량에서 본 발명의 성형성 및 기계적 물성 저하를 방지하면서, 이형성을 확보할 수 있다. 예를 들면 0.1~3 중량부 포함될 수 있다.
첨가제
본 발명의 한 구체예에서 상기 열가소성 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 광안정제, 안료, 항균제, 염료, 난연제 및 적하 방지제 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 광안정제 및 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 광안정제로는 아민계 광안정제(또는 힌더드 아민계 광안정제, hindered amine light stabilizer, HALS), 트리아진계 광안정제 및 벤조트리아졸계 광안정제 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 안료는 구리(Cu), 산화구리(CuO 또는 Cu2O), 퀴노프탈론 옐로우(quinophthalone yellow), 이소인돌린(isoindoline), 퀴나크리돈(quinacridone), 프탈로시아닌(phthalocyanine), 다이옥사진(dioxanzine), 카본블랙(carbon black), 이산화티탄(TiO2), 및 산화철(Fe2O3) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한 구체예에서 상기 첨가제는 상기 기재수지 100 중량부에 대하여 0.01~5 중량부 더 포함할 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 열가소성 수지 조성물의 물성을 저해하지 않으면서 외관성, 내후성 및 기계적 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 용융지수가 20~30 g/10min(ASTM D1238, 250℃, 2.16 kgf 측정기준)이다. 상기 용융지수가 20g/10min 미만시, 유동성 및 흐름성이 저하되어, 성형성이 저하되며, 표면 결함이 발생하고, 용융지수가 30g/min을 초과시, 본 발명 성형품의 표면 결함이 발생하거나, 기계적 물성이 저하될 수 있다. 예를 들면 22~26 g/10min일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D792 방법으로 측정한 비중이 1.28~1.35 일 수 있다. 상기 조건에서 상기 열가소성 수지 조성물의 유동성 및 흐름성이 우수하여 성형성이 우수하고, 성형품의 표면 결함을 방지하면서, 기계적 물성이 우수할 수 있다. 예를 들면 1.30~1.34일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256 기준에 의거하여 측정된 1/4″ 시편의 Izod 충격강도(23℃)가 30 J/m 이상이며, 130℃/5 시간 조건에서 포깅(fogging) 평가시 발생하는 휘발 물질에 의한 헤이즈(haze) 변화가 5.0% 이하일 수 있다. 예를 들면, 상기 열가소성 수지 조성물은 상기 충격강도가 30~45 J/m이며, 상기 포깅 평가시 헤이즈 변화가 0.1~2.5%일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 160℃/5 시간 조건에서 포깅(fogging) 평가시 발생하는 휘발 물질에 의한 헤이즈(haze) 변화가 3.0% 이하일 수 있다. 예를 들면, 상기 포깅 평가시 헤이즈 변화가 1.5~2.5%일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D785 방법으로 측정한 로크웰경도(M scale)가 85 이상일 수 있다. 상기 조건에서 차량 내/외장재 용도로 사용하기 적합할 수 있다. 예를 들면, 85~96일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D648 기준에 의거하여 측정된 열변형 온도(4.6 kgf, 120℃/hr)가 165℃ 이상일 수 있다. 예를 들면 165~185℃일 수 있다.
한 구체예에서 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 측정된 인장강도가 50 MPa 이상이며, ASTM D790 규격(span 100mm, 5mm/min 속도 측정 조건)에 의거하여 측정한 굴곡강도가 80 MPa 이상이고, ASTM D790 규격에 의거하여 측정한 굴곡탄성률(span 100mm, 5mm/min 속도 측정 조건)이 2,500 MPa 이상일 수 있다. 예를 들면, 상기 인장강도가 53~60 MPa 이며, 상기 굴곡강도가 82~95 MPa 이며, 상기 굴곡탄성률이 2,600~2,800 MPa일 수 있다.
열가소성 수지 조성물로부터 제조된 성형품
본 발명의 다른 관점은 상기 무도장 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 성형품은 차량 내장재 및 외장재 용도로 사용하기 적합할 수 있다. 예를 들면, 헤드램프 베젤(headlamp bezel), 리어램프 베젤(rearlamp bezel), 라디에이터 그릴(radiator grill), 루프렉 서포트 베이스(roof rack support base), 스티어링 휠 베젤(steering wheel bezel) 또는 도어 그립 가니쉬(door grip garnish) 일 수 있다. 예를 들면, 헤드램프 베젤일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 열가소성 수지 조성물은 펠렛 형태로 제조될 수 있으며, 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품(제품)으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다. 상기 성형품은 외관성, 평활성, 내후성, 내충격성, 유동성(성형 가공성)과, 이들의 물성 발란스 등이 우수할 수 있다.
본 발명의 무도장 열가소성 수지 조성물 및 이에 의해 제조된 성형품은 외관성, 평활성 및 치수안정성 등의 신뢰성이 우수하며, 도장 공정의 생략이 가능하여 생산성 및 경제성이 우수하고, 내열성, 내후성 및 내충격성 등의 기계적 물성이 우수하고, 유동성, 상용성 및 가공성이 우수할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 및 비교예
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 성분은 하기와 같다.
(A) 기재수지: (A1) 고유점도(IV) 1.2~1.4 dl/g인 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 사용하였다. (A2) 고유점도 0.9~1.1 dl/g인 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 사용하였다. (A3) 고유점도 0.8 dl/g인 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 사용하였다.
(B) 열안정제: (E1) 페놀계 열안정제를 사용하였다. (E2) 인계 열안정제를 사용하였다.
(C) 활제: 몬탄산계 활제를 사용하였다.
(D) 무기필러: (D1) 렌즈형 무기필러로, 단면이 볼록렌즈 형태이며, 평균 크기가 17㎛인 알루미늄 플레이크(aluminum flake)를 사용하였다. (D2) 렌즈형 무기필러로 단면이 볼록렌즈 형태이며, 평균 크기가 13㎛인 탄산칼슘(CaCO3)을 사용하였다. (D3) 렌즈형 무기필러로 단면이 볼록렌즈 형태이며, 평균 크기가 50㎛인 알루미늄 플레이크를 사용하였다. (D4) 판상형 무기필러로 평균 크기가 12㎛인 알루미늄 플레이크를 사용하였다. (D5) 구형 무기필러로 평균 크기가 12㎛인 알루미늄 플레이크를 사용하였다. (D6) 섬유형 무기필러로 평균 크기가 12㎛인 알루미늄 플레이크를 사용하였다.
(E) 첨가제: (E1) 광안정제를 사용하였다. (E2) 이산화티타늄(TiO2) 안료를 사용하였다.
실시예 1~4 및 비교예 1~7
상기 각 구성 성분을 하기 표 1 및 표 2에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 이축 압출기를 사용하여, 바렐(barrel) 온도 240℃에서 250rpm의 스크류 회전 속도 조건으로 압출하여 펠렛(pellet) 형태의 열가소성 수지 조성물을 제조하였다. 제조된 펠렛은 120℃에서 4 시간 동안 건조 후, 사출기에서 사출온도: 250℃의 조건으로 사출하여 시편을 제조하였다.
Figure 112017093215709-pat00001
Figure 112017093215709-pat00002
물성평가방법
상기 제조된 실시예 및 비교예 시편에 대하여, 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
(1) 용융지수(g/10min): ASTM D1238 기준에 의거하여, 250℃, 2.16kg 조건으로 측정하였다.
(2) 비중: ASTM D792 기준에 의거하여 측정하였다.
(3) 인장강도(MPa): ASTM D638 기준에 의거하여, 5mm/min의 속도 조건으로 측정하였다.
(4) 굴곡강도(MPa) 및 굴곡 탄성률(MPa): ASTM D790 기준에 의거하여, span: 100mm 및 5mm/min 속도 조건으로 측정하였다.
(5) 충격강도(izod, J/m): ASTM D256(1/4인치 시편) 기준에 의거하여 23℃에서 측정하였다.
(6) 열변형온도(HDT, ℃): ASTM D648 기준에 의거하여 4.6 kgf, 120℃/hr 조건으로 측정하였다.
(7) 경도: ASTM D785 방법으로 로크웰경도(M scale)을 측정하였다.
(8-1) 담가 시험(%): 130℃/5 시간 조건에서 포깅(fogging) 평가시, 발생하는 휘발 물질에 의한 헤이즈(haze) 변화를 측정하였다.
(8-2) 담가 시험(%): 160℃/5 시간 조건에서 포깅(fogging) 평가시, 발생하는 휘발 물질에 의한 헤이즈(haze) 변화를 측정하였다.
(9) 수축율: 시편의 수축율을 수축율 측정기기(PJ-A3000, MITUTOYO사 제조)를 사용하여 측정하였다.
(10) 외관성: 시편 표면의 평활성과 표면 결함의 유무를 육안으로 관찰하여, 결함이 없는 경우: ◎, 웰드 라인 및 게이트 브러시 흔적 등 시편 표면에 결함이 발생한 경우: X로 판정하였다.
(11) 광택도(%): 시편 광택도를 광택도 측정기기(TC-108DPA, TOKYO DENSHOKU사 제조)를 사용하여 측정하였다.
Figure 112017093215709-pat00003
Figure 112017093215709-pat00004
상기 표 3 및 표 4의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1~4는 유동성 및 성형 가공성이 우수하였으며, 성형체의 기계적 물성과 담가 시험시 헤이즈 값이 낮아 연무성이 우수함을 알 수 있었다. 반면, 본 발명의 구성을 벗어난 비교예 1~7의 경우, 상기 실시예 1~4보다 용융지수 증가로 인해 외관성이 저하되거나, 기계적 물성과, 광택도가 저하됨을 알 수 있었다.
한편, 하기 도 4(a)는 상기 실시예 1 시편의 표면을 나타낸 것이고, 도 4(b)는 상기 비교예 2 시편의 표면을 나타낸 것이고, 도 4(c)는 상기 비교예 5 시편의 표면을 나타낸 것이다. 상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 시편은 외관성이 우수한 반면, 본 발명을 벗어난 비교예 2 및 5의 경우, 시편 표면에 웰드 라인이 발생하여 외관성이 저하됨을 알 수 있었다.
도 5(a)는 상기 실시예 3 시편의 표면을 나타낸 것이고, 도 5(b)는 상기 비교예 1 시편의 표면을 나타낸 것이다. 상기 도 5를 참조하면, 본 발명의 용융지수를 만족하는 실시예 3의 경우, 성형성이 우수하여 표면에 웰드 라인이 발생하지 않았으나, 본 발명의 조건을 벗어난 비교예 1은, 용융지수가 본 발명의 범위를 초과하여 외관성이 저하됨을 알 수 있었다.
또한, 상기 실시예 1~4에 대하여, 하기 항목과 같이 촉진 내후성, 내습성, 내열성 및 내열사이클성을 평가하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
(1) 촉진 내후성 시험: 상기 실시예 1~4 시편 폴리카보네이트(PC) 재질의 렌즈를 부착한 상태에서 SAE J 2527에 규정하는 하기의 제논 아크로 조건으로 조사한 후 시편의 변색여부를 색차(ΔE)로 판단하였다. ΔE가 3.0 이하이면 변색이 발생하지 않은 것이다.
(* 제논 아크로 설정 조건: 2,500KJ㎡ 및 4,500KJ/㎡ [340nm], BLACK PNL 온도- (LIGHT) 38℃±2 (DARK) 40분 조사(50±5%RH), 사이클- 60분조사(50±5%RH) 60분 미조사(95℃±5 %RH, 표면/이면 SPRAY), 조사조도- 0.55±0.02W/(㎡ㆍnm) [340nm])
(2) 내열성 시험: 상기 실시예 1~4 시편을 시험온도 (110±2℃) 조건 하에서 300 시간 방치한 다음 꺼내어 실온에서 1시간 방치 후 관찰시 시편의 현저한 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하 등이 없는지 평가하여 하기 기준으로 판정하였다.
◎: 시편의 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하가 발생하지 않음.
△: 시편의 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하가 약하게 발생.
×: 시편의 현저한 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하가 현저함.
(3) 내열 Cycle 시험: 상기 실시예 1~4 시편을 (80±2℃ 에서 3h 방치 → 실온 1h 방치 → 실온 1h 방치 → 50±2℃, 95% RH에서 7~15h 방치)를 1회로 하여 5회 반복 후 실온에서 1시간 방치하여 관찰시 시편의 현저한 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하 등이 없는지를 평가하여 하기 기준으로 판정하였다.
◎: 시편의 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하가 발생하지 않음.
△: 시편의 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하가 약하게 발생.
×: 시편의 현저한 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하가 현저함.
(4) 내습성 시험: 상기 실시예 1~4 시편을 시험온도: 50±2℃, 상대습도: 95±2%인 조건에서 240시간 방치 후, 꺼내어 1시간 동안 방치하여 관찰시 도막에 현저한 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하 등이 없는지 평가하여 하기 기준으로 판정하였다.
◎: 시편의 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하가 발생하지 않음.
△: 시편의 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하가 약하게 발생.
×: 시편의 현저한 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하가 현저함.
Figure 112017093215709-pat00005
상기 표 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 1~4 시편은 내후성, 내열성 및 내습성이 우수함을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (14)

  1. 기재 수지 100 중량부; 및
    렌즈형 무기필러 1~10 중량부;를 포함하며,
    상기 기재수지는 폴리에스테르(polyester) 수지, 폴리아미드(polyamide) 수지, 폴리올레핀(polyolefin) 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 및 폴리아세탈(polyacetal) 수지 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 렌즈형 무기필러는 평균 크기가 10~25㎛이고, 평면이 원형 또는 타원형이고, 단면이 오목 또는 볼록한 형태를 가지며,
    상기 렌즈형 무기필러는 알루미늄 플레이크(aluminum flake) 및 탄산칼슘(CaCO3)을 포함하며,
    용융지수가 20~30 g/10min(ASTM D1238, 250℃, 2.16 kgf 측정기준)인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 수지 및 폴리시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 수지 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.9dl/g 이상 1.2dl/g 미만인 제1 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지 및 고유점도가 1.2dl/g 초과 1.5dl/g 이하인 제2 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지를 1:1.5~1:3 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 상기 기재수지 100 중량부 기준, 열안정제 0.1~5 중량부; 및 활제 0.1~5 중량부; 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열안정제는 인계 열안정제 및 페놀계 열안정제 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 활제는 지방산 에스테르계 활제, 몬탄계 활제 및 실리콘계 활제 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 상기 기재수지 100 중량부 기준 첨가제 0.01~5 중량부;를 더 포함하며,
    상기 첨가제는 광안정제, 안료, 항균제, 염료, 난연제 및 적하 방지제 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 렌즈형 무기필러는 알루미늄 플레이크 및 탄산칼슘을 6:1 내지 1:1 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 용융지수가 22~26 g/10min(ASTM D1238, 250℃, 2.16 kgf 측정기준) 이며, ASTM D792 방법으로 측정한 비중이 1.28~1.35인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D256 기준에 의거하여 측정된 1/4″ 시편의 Izod 충격강도(23℃)가 30 J/m 이상이며, 130℃/5 시간 조건에서 포깅(fogging) 평가시 발생하는 휘발 물질에 의한 헤이즈(haze) 변화가 5.0% 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D785 방법으로 측정한 로크웰경도(M scale)가 85 이상이며, ASTM D648 기준에 의거하여 측정된 열변형 온도(4.6 kgf, 120℃/hr)가 165 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 측정된 인장강도가 50 MPa 이상이며, ASTM D790 규격에 의거하여 측정한 굴곡강도가 80 MPa 이상이고, ASTM D790 규격에 의거하여 측정한 굴곡탄성률이 2,500 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  13. 제1항 내지 제6항, 제8항 내지 제12항중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
  14. 제13항에 있어서, 상기 성형품은 헤드램프 베젤(headlamp bezel), 리어램프 베젤(rearlamp bezel), 라디에이터 그릴(radiator grill), 루프렉 서포트 베이스(roof rack support base), 스티어링 휠 베젤(steering wheel bezel) 또는 도어 그립 가니쉬(door grip garnish) 인 것을 특징으로 하는 성형품.
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